DE3782224T2

DE3782224T2 - Waermefixierwalze zur verwendung in einem kopiergeraet und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE3782224T2
Application number: DE8787308128T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Fujita; Tsutomu Itoh; Masayuki Kitoh; Hideo Nagasaka; Hiroshi Saitoh; Manabu Shimoizumi; Kenzo Yanagida
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1986-09-22
Filing date: 1987-09-15
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2007-09-16
Also published as: EP0262833A2; EP0262833A3; EP0262833B1; US4743940A; DE3782224D1; CA1269697A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Fixierwalze bzw. -trommel (im folgenden letztgenannte Wortwahl verwendet) zum Einsatz in einem elektronischen Kopiergerät, und insbesondere eine thermische Fixiertrommel zum thermischen Fixieren eines trockenen Entwicklermittels bestehend in der Hauptsache aus farbigem Toner und Harz auf einem Träger in einem elektronischen Kopiergerät.
In einer herkömmlichen thermischen Fixiertrommel ist an der Innenseite eines metallischen Halters zylindrischer Form eine Heizvorrichtung vorgesehen und die Oberfläche der thermischen Fixiertrommel wird durch diese Heizvorrichtung aufgeheizt.
Da dieser Heizprozeß jedoch auf Strahlungswärme von der Heizvorrichtung her beruht, ist die benötigte Aufheizzeit, d. h. die Zeit, die vom Anlaufen des Kopiergeräts bis zum Zeitpunkt der Betriebsbereitschaft des Kopiergeräts verstreicht, lang und beträgt etwa 1 bis 2 Minuten.
Daher wird zur Verkürzung der obigen Aufheizzeit eine thermische Fixiertrommel des sogenannten planaren wärmeerzeugenden Widerstandstyps eingesetzt, bei der ein planarer, wärmeerzeugender Heizwiderstand auf einer Oberfläche eines Halters vorgesehen ist, ein elektrischer Strom von einem Ende des Widerstands zum anderen Ende hindurchgeschickt wird, und die Fläche der Trommel durch die zu diesem Zeitpunkt erzeugte Joulesche Wärme aufgeheizt wird.
Ein Beispiel für diesen letzteren Fixiertrommeltyp ist aus US- A-4109135 bekannt, wonach ein bandförmiger Heizwiderstand schraubenförmig um die Oberfläche eines isolierenden, zylindrischen Trägers gelegt ist.
Da jedoch die Dicke dieser planaren Heizvorrichtung über die gesamte Länge gleich ist und die entgegengesetzten Endteile der Heizvorrichtung stärker auskühlen als sein Mittelteil, ist die Oberflächentemperaturverteilung der Heizvorrichtung in axialer Richtung der thermischen Fixiertrommel so, daß die Temperatur an den entgegengesetzten Endteilen der Trommel niedriger ist als in der Mitte. Daher läßt sich nur schwer ein gleichmäßiges Bild erzeugen.
Auf dem Stand der Technik wurde daher versucht, auf der thermischen Fixiertrommel diese obige Temperaturverteilung auszugleichen durch Ausbilden einer dünnen Widerstandsschicht gleichmäßiger Dicke auf der thermischen Fixiertrommel, Abschleifen dieses Widerstands an den beiden Enden der Trommel und damit Erhöhung des Widerstands in diesen Teilen (siehe Japanische Auslegeschrift Nr. 59-154476 (1984)). Jedoch erfordert bei diesem Beispiel auf dem Stand der Technik die mühsame Arbeit des Abschleifens eines Widerstandsfilms nahe den entgegengesetzten Enden der Trommel eine Menge Zeit und Arbeit, was die Trommel erheblich verteuert.
Zusätzlich ist die Dicke dieses Widerstandsfilms nur klein, z. B. 50 um, und daher wird es extrem schwierig, diesen Film auf eine gewünschte Dicke abzuschleifen, und somit tendiert die Temperaturverteilung auf der Trommeloberfläche, ungleich zu werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine thermische Fixierrolle mit einer im wesentlichen gleichförmigen Temperaturverteilung mit niedrigen Kosten herzustellen.
Erfindungsgemäß ist eine thermische Fixiertrommel dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand in einem Teilgebiet der Trommel, in dem eine stärkere Wärmeerzeugung stattfinden muß, zu diesem Zweck schmäler ausgebildet ist als im restlichen Teilgebiet der Trommel, in dem weniger Wärme erzeugt werden muß.
Im Betrieb wird ein Strom durch diesen bandförmigen, wärmeerzeugenden Widerstand geschickt, um den Widerstand durch die Joulesche Wärme des Stroms aufzuheizen. An den entgegengesetzten Endteilen der Trommel wird der Widerstand gegenüber dem Mittelteil durch Verändern der Wicklungsschräge des Heizwiderstands, wie oben beschrieben, vergrößert, wodurch die Wärmeerzeugung an den Endteilen größer wird als im Mittelteil, um die Wärmeerzeugung der Wärmeabstrahlung an den entgegengesetzten Endteilen anzugleichen und die Temperaturverteilung über die ganze Länge der gesamten Trommeloberfläche gleichmäßig zu machen.
Vorzugsweise wird der Widerstand hergestellt durch Ausbilden einer bandförmigen, wärmeerzeugenden Widerstandsschicht zusammen mit einer Nut oder Nuten, die schraubenförmig auf der Oberfläche des Isolierträgers aufgebracht sind, und eine Antiadhäsionsschicht auf der Oberfläche dieser letzteren vorgesehen ist, in der der Querschnitt der Nut entlang einer Ebene, welche die Achse des Trägers enthält, rechteckig ist.
Die Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur Fertigung der Trommel mit den oben definierten Merkmalen, bestehend aus den folgenden Schritten: Schraubenförmiges Wickeln eines Abdeckdrahtmaterials mit rechteckigem Querschnitt auf die Oberfläche eines zylindrischen Isolierträgers, Ausbilden einer wärmeerzeugenden Widerstandsschicht auf der Oberfläche der aufgewickelten Anordnung, anschließend Entfernen des Drahtmaterials unter Hinterlassen der Nut in seiner Spur und Ausbilden eines Antiadhäsionsfilms auf der Oberfläche der mit Nut versehenen Anordnung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht und zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des mit der Pfeillinie II-II in Fig. 1 gekennzeichneten Teils;
Fig. 3 ist ein schematischer Aufriß und zeigt ein Verfahren zur Ausbildung eines wärmeerzeugenden Widerstands;
Fig. 4 ist eine Draufsicht einer anderen, erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht und zeigt ein Verfahren zum Wickeln eines metallischen Abdeckdrahts um einen Träger für die Ausführungsform gemäß Fig. 4;
Fig. 6 ist eine Draufsicht und zeigt den Zustand nach dem Entfernen des Drahtes nach dem Aufbringen des Heizwiderstands;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht gemäß Fig. 2, einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein Diagramm und zeigt die Temperaturverteilung auf einer Trommeloberfläche;
Fig. 9 ist eine Draufsicht und zeigt den Prozeß des Ausbildens eines Heizwiderstands in wieder einer anderen bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Draufsicht und zeigt den Vorgang zum Ausbilden einer Antiadhäsionsschicht;
Fig. 11 ist eine vergrößerte teilweise Schnittansicht des in Fig. 10 mit der Pfeillinie XI-XI gezeigten Teils; und
Fig. 12 ist ein vergrößerter Längsschnitt eines Teils wieder einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen P&sub0; ein hohles Metallrohr. Auf der Oberfläche dieses Metallrohrs P&sub0; ist eine Isolierschicht 1 ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt ist; und ferner ist auf der Oberfläche der Isolierschicht 1 der Heizwiderstand 2 ausgebildet.
Diese Isolierschicht ist ein dünner Film, der durch Plasmaspritzbeschichten mit Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Magnesiumaluminat (Al&sub2;O&sub3;·MgO) oder dergleichen ausgebildet wird, und seine Dicke beträgt z. B. 200 um.
Der Heizwiderstand 2 wird auf folgende Weise gebildet: Zunächst wird ein Abdeckdraht, z. B. ein Metalldraht 4, schraubenförmig um die Oberfläche der Isolierschicht 1 gewickelt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Vorzugsweise sollte als Metalldraht 4 ein Invar-Draht mit 0,6 mm Durchmesser gewählt werden, um die Wärmedehnung bei der thermischen Spritzbeschichtung zu vermeiden, aber auch ein Kupferdraht unter hoher Spannung kann dafür verwendet werden.
Der Abstand P der Metalldrahtwindungen 4 wird der Reihe nach in der Reihenfolge Mittelteil 10c, Seitenteil 10b und Endteil 10a der thermischen Fixiertrommel 10 verengt; z. B. beträgt der Abstand P&sub1; im Endbereich 10a 4 mm, der Abstand P&sub2; im Seitenteil 10b 5 mm und der Abstand P&sub3; im Mittelteil 10c 6 mm.
Nach dem Aufwickeln des Metalldrahts 4, wie oben beschrieben, wird Widerstandsmaterial, wie z. B. Chromnickel, rostfreier Stahl, Nickel, Aluminium oder Aluminiumlot, mittels einer thermischen Spritzpistole G auf die Trommel thermisch aufgespritzt und so der Heizwiderstand 2 gebildet.
Als Widerstandsmaterial am besten geeignet ist das obengenannte Aluminium oder Aluminiumlot, weil es seinen Widerstandswert unter hohen Temperaturen nicht verändert und weil es billig ist. Der Widerstand 2 besteht aus einer dünnen Schicht, seine Dicke beträgt beispielsweise 40 um.
Im vorliegenden Fall kann durch Plasmaspritzbeschichten oder Lichtbogenspritzbeschichten mit Aluminium mit Luft (JP-A-60-181081 (1985) oder 60-181082 (1985)) ein stabiler Heizwiderstand ausgebildet werden. Anzumerken ist, daß anstatt des obigen thermischen Spritzverfahrens auch Dampfablagerung, Zerstäuben, Ionenbeschichtung usw. angewandt werden können. Wenn dann der Metalldraht 4 von der Oberfläche der Trommel 10 wieder abgezogen wird, bildet sich in seiner Spur eine schraubenförmige Nut 5 aus, und somit bekommt der Heizwiderstand 2 die in Fig. 1 gezeigte Schraubenform, und die Steigung dieses Heizwiderstands 2, d. h. die Steigung P des Metalldrahts 4, nimmt fortschreitend von der Mitte 10c der Trommel über die Seitenteile 10b zu den Enden 10a ab.
Anschließend wird ein Antiadhäsionsfilm 3 auf die Oberfläche der Trommel aufgebracht und dieser Film 3 wird aus Fluorharz oder Silikonharz bis zur Dicke , z. B. 50 um, gebildet.
Nach dem Ausbilden dieser Beschichtung wird die Oberfläche des Antiadhäsionsfilms glattgeschliffen, ferner ist ein elektrischer Anschluß 6 an einem Ende des hohlen Rohrs P&sub0; und ein anderer elektrischer Anschluß 7 am anderen Ende desselben vorgesehen, und diese elektrischen Anschlüsse werden mit den entsprechenden Enden des Heizwiderstands 2 verbunden.
Wenn ein elektrischer Strom vom Stromanschluß 6 aus durch den Heizwiderstand 2 geschickt wird, fließt dieser Strom in Pfeilrichtung A10 zum Stromanschluß 7 und heizt dabei den Widerstand 2 mit Joulescher Wärme auf.
Auf diese Weise steigt die Temperatur der Trommel durch die Joulesche Wärme an, und das Steigungsmaß P des Heizwiderstands 2 vom Mittelteil 10a über die Seitenteile 10b zu den Endteilen 10c der thermischen Fixiertrommel 10 wird schmäler, mit anderen Worten, die Steigungsmaße P&sub1; und P&sub2; der Teile, wo die höchste bzw. höhere Wärmeerzeugung erforderlich ist, sind schmäler als das Steigungsmaß P&sub3; des restlichen Teils, und somit wird die Wärmeentwicklung über die gesamte Länge der Trommel gleichmäßig.
Genauer gesagt, wenn der Widerstand mit R bezeichnet wird, der spezifische Widerstand des Materials mit ρ und die Länge des Widerstands mit L und der Querschnitt des Widerstands mit S, dann ist der Widerstand R gegeben durch die Formel R = ρ·L/S.
Wenn das Steigungsmaß des Heizwiderstands mit P bezeichnet wird, die Dicke mit und der Radius der Isolierschicht mit , dann ist der Widerstand r per Einheitsabstand in der Richtung der Trommelachse des Widerstands gegeben durch die Formel r = ρ·2πe(1/P)(d·P).
Wenn wir jetzt annehmen, daß der Buchstabe C eine Konstante bezeichnet, dann ist der Widerstand durch die Formel r = C/P² gegeben, d. h. der Widerstand je Einheitsabstand in Richtung der Trommelachse des Widerstands ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Steigungsmaßes P des Heizwiderstands.
Wenn also das Steigungsmaß P des Widerstands 2 so gewählt wird, daß P&sub1; am Endteil 10a der Trommel 10 4 mm beträgt, P&sub2; an den Seitenteilen 10b 5 mm, und P&sub3; im Mittelteil 10c 6 mm beträgt, dann wird infolge der obigen Verhältnisse der Widerstand so, daß er, wenn der Widerstand in den Endteilen 10a mit 1 bezeichnet wird, in den Seitenteilen 0,64 und im Mittelteil 0,44 wird.
Wenn der Strom mit bezeichnet wird, ist die Wärmeerzeugung W per Einheitsabstand durch die Formel W = i²r gegeben gemäß dem Gesetz von Joule, das heißt, sie ist proportional dem Widerstand , daher verstärkt sich die Wärmeerzeugung nach und nach vom Mittelteil 10c zu den Endteilen 10a, so daß die Wärmeabstrahlung von den beiden einander entgegengesetzten Endteilen 10a und von den zwei Seitenteilen 10b durch die verstärkte Wärmeerzeugung ausgeglichen werden kann und schließlich die Temperaturverteilung auf der Oberfläche in Richtung der Trommelachse gleichmäßig wird.
Beim Vergleich der Temperaturverteilung bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel und bei herkömmlichen Trommeln im Experiment wurden die Ergebnisse gemäß Fig. 8 erhalten. Im einzelnen wurden bei den herkömmlichen Trommeln die mit "0" bezeichneten Ergebnisse erhalten, d. h. es existiert eine durchschnittliche Temperaturdifferenz von etwa 30ºC zwischen den Endteilen 10a der Trommel und dem Mittelteil 10c, während im Falle der gegebenen Ausführungsform die Ergebnisse mit "N" bezeichnet sind, bei der die gesamte Trommeloberfläche 10a-10c gleichmäßig auf 200ºC gehalten wurde.
Hier ist anzumerken, daß zwar der Strom (Leistung) dem Heizwiderstand 2 während der Aufheizzeit kontinuierlich zugeführt wurde, jedoch später die erforderliche Trommeltemperatur auch durch stoßweise Stromzufuhr gewahrt werden kann. Bei einem Widerstandswert von 10 Ω für den Heizwiderstand 2 und einer Spannung von 100 V wird 1 kW Leistung verbraucht, die Aufheizzeit auf 200ºC beträgt 10 Sekunden und somit läßt sich die Aufheizzeit gegenüber den herkömmlichen Trommeln weitgehend verkürzen.
Als Verfahren zum Aufbringen des bandförmigen Heizwiderstands in Schraubenform ist auch die Möglichkeit denkbar, zuerst auf die gesamte Isolierschicht der Trommel eine ganze Widerstandsschicht aufzubringen und dann eine Rille in Schraubenform in diese Widerstandsschicht einzuschneiden, aber mit diesem Verfahren muß man, um die nebeneinanderliegenden Widerstandsteile perfekt voneinander zu trennen, die Rille etwas tiefer schneiden, das heißt, daß die Rille in die Isolierschicht einschneidet.
Daher wird es beim Ausbilden einer Antiadhäsionsschicht durch Aufbringen einer Schicht aus Fluorharz auf die Widerstandsschicht auf der Oberfläche zu Unebenheiten kommen und damit geht die Glätte verloren.
Wenn also ein dicker Antiadhäsionsfilm aufgebracht wird, muß die Oberfläche der Antiadhäsionsschicht durch Abschleifen geglättet werden, aber diese Schleifarbeiten erfordern viel Zeit, ferner wird das teure Material des Antiadhäsionsfilms abgeschliffen und damit erhöhen sich die Kosten der thermischen Fixiertrommel.
Hingegen, wenn der Heizwiderstand nach dem obigen Verfahren hergestellt wird, fallen die Rillen 5 zwischen den nebeneinanderliegenden Teilen des Widerstands 2 flach aus, weil die Dicke des Widerstands 2 dünn gemacht werden kann.
Wenn also die Antiadhäsionsschicht 3 aus Fluorharz auf dem Widerstand 2 gebildet wird, wird die Oberfläche des Films 3 auf natürliche Weise eben und damit treten die obigen mit dem Abschleifen verbundenen Probleme gar nicht auf.
Versuche haben gezeigt, daß wenn die Breite m der Rille 5 von höchstens 500 um z. B. 400 um ist, ein Antiadhäsionsfilm 3 mit einer Dicke t = 50 um oder weniger durch Beschichten mit Fluorharz aufgebracht und der Film zwecks Erreichen einer glatten Oberfläche, die erforderlich ist, um die Adhäsion zu vermeiden, geschliffen wird, die Oberfläche so glatt wird, daß es beim Betrieb zu keiner Störung kommt.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich keineswegs auf die obige bevorzugte Ausführungsform, so kann z. B. der bandförmige Heizwiderstand auch als Doppelschraube ausgebildet werden.
Diese modifizierte Ausführungsform wird nun anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert, in denen die mit Bezugsziffern bezeichneten Teile jeweils die gleichen Namen und Funktionen haben wie die mit den entsprechenden Bezugsziffern bezeichneten Teile in den Fig. 1 bis 3.
Wie in Fig. 5 dargestellt, wird ein Metalldraht 4 in einer Doppelschraubenform um die Oberfläche einer Isolierlage 1 gewickelt, Aluminiumlot oder dergleichen wird darauf aufgespritzt und bildet einen Heizwiderstand 2, und wenn dann der Metalldraht 4 wieder abgewickelt wird, bleiben die Nuten 5 in Doppelschraubenform als Spur des Metalldrahts 4. Wie in Fig. 6 gezeigt, nimmt die Steilheit P&sub3;, P&sub2; und P&sub1; der Nuten 5 vom Mittelteil 10c der Trommel zu ihren Enden 10a nach und nach ab. Der Widerstand 2 besteht aus einem vorwärtsführenden Widerstand 2a und einem rückwärtsführenden Widerstand 2b, wie in Fig. 4 dargestellt ist, und die einen Enden dieser Widerstände 2a und 2b werden in einem Verbindungsteil 2c elektrisch verbunden.
Anschließend wird auf der Trommeloberfläche ein Antiadhäsionsfilm 3 ausgebildet, und zur Vereinfachung der Verdrahtung im Kopiergerät werden die Stromeinspeisungsabschnitte 6 und 7 für den elektrischen Strom an einem Ende des hohlen Rohrs P&sub0; vorgesehen. Dann wird der vorwärtsgerichtete Widerstand 2a mit der elektrischen Stromeinspeisungsvorrichtung 6 und der rückwärtsgerichtete Widerstand 2b mit der Stromeinspeisungsvorrichtung 7 verbunden.
Der von der elektrischen Anschlußvorrichtung 6 durch den vorwärtsgerichteten Widerstand 2a fließende elektrische Strom fließt in Pfeilrichtung A6 und heizt den Widerstand 2a mit Joulescher Wärme auf, generiert ein magnetisches Feld um sich herum und erreicht den Verbindungsteil 2c.
Dieser Strom wird dann, sobald er das Verbindungsteil 2c erreicht, umgelenkt und fließt, ganz ähnlich wie oben, den rückwärtsgerichteten Widerstand 2b entlang in Pfeilrichtung A7 wieder zurück, während er Joulesche Wärme und ein magnetisches Feld erzeugt, und erreicht die Stromeinspeisungsvorrichtung 7.
Da nun der vorwärtsgerichtete Widerstand 2a und der rückwärtsgerichtete Widerstand 2b eine Doppelschraubenform bilden, fließen die Ströme durch diese Widerstände 2a und 2b in entgegengesetzter Richtung.
Daher heben sich das um den Widerstand 2a liegende Magnetfeld und das um den Widerstand 2b liegende Magnetfeld gegenseitig auf und schließlich verschwindet das um die Widerstände 2a und 2b liegende Magnetfeld fast vollkommen. So betrug beispielsweise die magnetische Feldstärke, gemessen an einem Ort in 2 cm Abstand vom hohlen Rohr P&sub0;, der Isolierschicht 1 und dem Heizwiderstand 2 bei einem bandförmigen Heizwiderstand in Form einer Einfachschraube mit dem höchsten Wert 9,3 Gauß (10 000 Gauß = 1 Tesla) und mit dem zweithöchsten Wert 7,2 Gauß, während bei einem bandförmigen Heizwiderstand in Form einer Doppelschraube der höchste gemessene Wert 0,4 Gauß und der nächste Wert 0,2 Gauß betrug. Damit war bewiesen, daß sich beim Anordnen des Widerstands 2 in Doppelschraubenform die magnetische Feldstärke erheblich abschwächte.
Auch für diese abgeänderte Ausführungsform gilt selbstverständlich, weil das Steigungsmaß P der Heizwiderstände 2a und 2b nach und nach vom Mittelteil 10c über die Seitenteile 10b zu den Endteilen 10a der thermischen Fixiertrommel 10 gemäß Fig. 6 abnimmt, daß die Oberflächentemperatur der Trommel über ihre ganze Länge auf ähnliche Weise wie in der vorherigen Ausführungsform gleichmäßig wird.
Während der bandförmige Heizwiderstand 2 in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 direkt mit einem Antiadhäsionsfilm beschichtet ist, kann als Änderung auch ein Isolierfilm 1N auf der Oberfläche des bandförmigen Heizwiderstands 2 ausgebildet werden, während ein Antiadhäsionsfilm 3 auf diesem Isolierfilm IN ausgebildet wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Wenn der Isolierfilm IN zwischen dem Heizwiderstand 2 und dem Antiadhäsionsfilm in der oben beschriebenen Weise ausgebildet ist, wird der Antiadhäsionsfilm zäh, auch wird seine Oberfläche glatt und damit erhöht sich die elektrische Sicherheit.
Wie der bandförmige Heizwiderstand in Schraubenform ausgeführt wird und das Steigungsmaß des Heizwiderstands vom Mittelteil der Trommel aus zu den Endteilen langsam abnimmt, wird der Widerstandswert in den entgegengesetzten Endteilen höher als der Widerstand im Mittelteil.
Dementsprechend verstärkt sich die Wärmeerzeugung vom Mittelteil der Trommel nach den Endteilen zu, damit die höhere Wärmeabstrahlung von den Endteilen kompensiert wird und die Temperaturverteilung in Axialrichtung der Trommel der Geraden N in Fig. 8 entspricht und die gesamte Trommeloberfläche auf einer einheitlichen Temperatur gehalten wird.
Wenn dann der elektrische Widerstand des Heizwiderstands vom Mittelteil der Trommel zu den Enden schrittweise zunehmen soll, muß lediglich die Steigung des schraubenförmig aufgewickelten Widerstandsmaterials abnehmen, und damit werden die Herstellungskosten der Trommel niedrig gegenüber den Herstellungskosten einer herkömmlichen thermischen Fixiertrommel.
Ferner werden, wenn der bandförmige Heizwiderstand in Doppelschraubenform ausgebildet ist, die einen Enden der schraubenförmigen Leiter elektrisch miteinander gekoppelt und die anderen Enden der schraubenförmigen Widerstände werden entsprechend an gesonderte Stromeinspeisungsabschnitte für den elektrischen Strom angeschlossen, so daß der Strom nach dem Einspeisen in einem elektrischen Einspeisungsabschnitt durch die schraubenförmigen Heizwiderstandsgänge geführt wird und auf der Trommeloberfläche schraubenförmig wieder zurückgeführt wird. Somit heben sich die von dem einen und dem anderen Schraubengang generierten magnetischen Felder gegenseitig auf, so daß auf der Oberfläche der Trommel fast kein magnetisches Feld mehr auftritt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird mit dem Bezugszeichen 10 ein Isolierträger bezeichnet, der durch Ausbilden einer Isolierschicht 1 auf einer Oberfläche eines hohlen Metallrohrs P&sub0; erzeugt wird. Diese Isolierschicht 1 besteht aus einem dünnen Film, der durch Plasmaspritzbeschichten von Aluminiumoxid oder Magnesiumaluminat (MgAl&sub2;O&sub4;) gebildet wird und dessen Dicke beispielhaft 200 um beträgt.
Auf die Oberfläche dieser Isolierschicht 1 wird ein Abdeckdraht mit rechteckigem Querschnitt, z. B. ein Metalldraht 4 mit beispielsweise einem Querschnitt von 0,1 mm und einer Breite in Längenrichtung von 0,3 mm, aufgewickelt, so daß ein gegenseitiger Oberflächenkontakt zustande kommt. Als Abdeckmaterial kann Invar-Draht oder Kupferdraht mit rechteckigem Querschnitt benutzt werden.
Dann wird wärmeerzeugendes Widerstandsmaterial, wie z. B. Chromnickel, rostfreier Stahl, Aluminium oder Aluminiumlot usw., mit Hilfe einer thermischen Spritzbeschichtungspistole auf die Isolierschicht 1 aufgespritzt, um die der Abdeckdraht 4 herumgewickelt ist, und auf diese Weise wird der Heizwiderstand gebildet. Aluminium bzw. Aluminiumlot weisen eine extrem geringe Widerstandsänderung bei hohen Temperaturen auf und sind auch billig, so daß diese Materialien als Widerstandsmaterial sehr geeignet sind.
Jetzt wird auf die Fig. 10 und 11 Bezug genommen. Sobald die Heizwiderstandsschicht 2 eine vorbestimmte Dicke &sub1;, z. B. d&sub1; = 30 um, im thermischen Aufspritzbeschichtungsprozeß erreicht hat, werden durch Entfernen des Drahtes 4 aus der Heizwiderstandsschicht 2 auf der Oberfläche der Isolierschicht 1 die bandförmigen Heizwiderstandsgänge 2 abwechselnd mit einer Nut 5 in Schraubenform erzeugt.
Der Querschnitt dieser Nut 5 in einer Ebene, die durch die Achse C des Isolierträgers 10 geht, hat eine rechteckige Form von 30 um Breite und 0,3 um Länge, und die entsprechenden Teile 2d und 2e des Heizwiderstands 2 sind durch diese Nut 5 einwandfrei voneinander getrennt.
Anschließend werden die Heizwiderstandsteile 2d und 2e sowie die Rille 5 mit Hilfe der Pulverspritzpistole P mit Fluorharz bzw. Silikonharz spritzbeschichtet, und auf diese Weise wird die Antiadhäsionsschicht 3 gebildet.
Die Dicke &sub2; der Antiadhäsionsschicht 3 auf den Widerstandsteilen 2d beträgt beispielsweise 100 um, und die Dicke &sub3; dieser Schicht über der Nut 5 beträgt beispielsweise 90 um. Der Unterschied &sub4; zwischen der Dicke &sub2; und der Dicke &sub3; beträgt nur 10 um. Jedoch wurde die Nutbreite W im Vergleich zur Nutbreite, die mit einem Abdeckdraht mit kreisförmigem Querschnitt erzeugt wird, erheblich reduziert.
Nach Ausführen der Beschichtung wird die Oberfläche der Antiadhäsionsschicht 3 geschliffen, um die Oberfläche der Trommel 10 zu glätten, und elektrische Einspeisungsabschnitte 6 und 7 werden an den Endteilen der thermischen Fixiertrommel 10 angeordnet.
Die erfindungsgemäße Antiadhäsionsschicht könnte aus einer unteren Schicht, gebildet aus einer mechanisch starken Isolierschicht, z. B. einer Keramikschicht, und einer oberen Schicht, gebildet aus einer Teflon®-Schicht, bestehen. Wenn das vorgesehen ist, kann die mechanisch weichere Teflon®-Schicht durch die tiefere Isolierschicht geschützt werden, und auch kann die Teflon®-Schicht dünn ausgebildet sein. Zusätzlich, auch wenn die Teflon®-Schicht dünn ist, läßt sich die Oberfläche der Antiadhäsionsschicht leicht glätten, weil die Isolierschicht darunterliegt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 soll jetzt noch eine weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform erläutert werden. Auf einem hohlen Metallrohr P&sub0;, das in einem Lager 22 läuft, wird eine Isolierschicht 1 aufgebracht, dann werden auf der Oberfläche dieser Isolierschicht ein schraubenförmig verlaufender, bandförmiger Heizwiderstand 2 abwechselnd mit einer Nut 5 erzeugt und auf der Oberfläche dieses Heizwiderstands 2 wird durch Beschichten mit Fluorharz oder Silikonharz eine Antiadhäsionsschicht 3 ausgebildet.
Ein genau runder Schleifring 11 wird spanend geformt und in der Mitte seines Außenumfangs wird eine Aussparung 11a so eingearbeitet, daß sie mit einem Kollektor 12 schleifend läuft. Die Dicke T der entgegengesetzten Enden 11b und 11c des Schleifrings 11 ist größer als die Dicke der Antiadhäsionsschicht 3, und eine Endfläche 11d des Endteils 11b geht in einer anschmiegenden Kurve in die Oberfläche der Antiadhäsionsschicht 3 über.
Wenn über den Kollektor 12 elektrischer Strom in den Schleifring 11 fließt, wird der Heizwiderstand 2 aufgeheizt und auf der thermischen Fixiertrommel 10 wird ein Blatt S thermisch fixiert.
Wenn sich jetzt die Trommel 10 dreht und das Blatt S nicht ordentlich eingelegt ist, wird das Blatt S in Richtung zum Schleifring 11 geschoben, wie durch den Pfeil A6 angezeigt ist, und seine Kante S1 stößt gegen die Endfläche 11d. Infolge der glatten Kurve 11d wird die anlaufende Kante S1 in Pfeilrichtung A9 gehoben, geführt von der Kurve der Endfläche 11d.
Aus diesem Grund kann sich das Papierblatt S nicht zwischen den Schleifring 11 und den Kollektor 12 schieben und daher entsteht auch kein Feuer. Wenn der Schleifring von vornherein in einer einwandfrei runden Form gespant wird, wird ein Schleifring von vollkommen runder Form erzielt. Wenn dann der Schleifring erst nach der Ausbildung der Antiadhäsionsschicht aufgesetzt wird, wird dieser Schleifring nicht bei der Bildung der Antiadhäsionsschicht aufgeheizt und oxidiert daher nicht. Aus diesem Grund erhöht sich auch der Widerstand in diesem Teil nicht und so kann eine stabile Stromeinspeisung erzielt werden.

Claims

1. Thermische Fixiertrommel zum Einsatz in einem Kopiergerät, enthaltend einen bandförmigen, wärmeerzeugenden Widerstand (2), der schraubenförmig um die Oberfläche eines zylindrischen Isolierträgers (1) gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich dieser Trommel dieser Widerstand einen Teil (10a) aufweist, der eine höhere Wärmeentwicklung benötigt und schmäler ausgebildet ist, als ein Teil (10c), der in dem restlichen Bereich ausgebildet ist und eine geringere Wärmeentwicklung benötigt.

2. Trommel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche dieses Isolierträgers eine Isolierschicht (1) ausgeformt ist.

3. Trommel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Isolierschicht in der Form eines dünnen Films ausgebildet ist.

4. Trommel gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Isolierschicht durch Plasmaspritzbeschichten mit Aluminiumoxid oder Magnesiumaluminat gebildet wird.

5. Trommel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand eine Doppelschraubenform (2a, 2b) aufweist, wobei die ersten Enden (2c) dieser Schraubenform elektrisch miteinander verbunden sind und ihre zweiten Enden jeweils gesondert an elektrische Stromzuführungsabschnitte (6, 7) angeschlossen sind.

6. Trommel gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand in der Form eines dünnen Films ausgebildet ist.

7. Trommel gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch thermisches Spritzbeschichten mit Widerstandsmaterial gebildet wird.

8. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch Plasmaspritzbeschichten mit Widerstandsmaterial gebildet wird.

9. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch thermisches Spritzbeschichten mit Widerstandsmaterial mit Luft gebildet wird.

10. Trommel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch schraubenförmiges Wickeln eines Abdeckdrahtmaterials (4) auf die Außenfläche des Isolierträgers, sodann thermisches Aufspritzen eines Widerstandsmaterials, und schließlich Abwickeln dieses Drahtmaterials gebildet wird.

11. Trommel gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt einer Nut (5), die durch das Abwickeln dieses Drahtmaterials entsteht, in einer durch eine Achse dieser Isolierschicht verlaufenden Ebene rechteckig ist.

12. Trommel gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Drahtmaterial um Invardraht oder Kupferdraht handelt.

13. Verfahren zur Fertigung einer thermischen Fixiertrommel gemäß Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Schraubenförmiges Wickeln eines Abdeckdrahtmaterials (4) mit rechteckigem Querschnitt auf die Oberfläche eines zylindrischen Isolierträgers (1), dann Ausbilden des wärmeerzeugenden Widerstands (2) auf der Oberfläche des Trägers und auf dem Drahtmaterial, anschließend Abwickeln des Drahtmaterials unter Hinterlassen der Nut (5) mit rechteckigem Querschnitt, und dann Ausbilden eines Antiadhäsionsfilms (3) auf dem Widerstand und der Nut.

14. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Widerstandsmaterial um Aluminium oder Aluminiumlot handelt.

15. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand mit einem Isolierfilm (IN) überdeckt ist.

16. Trommel gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Isolierfilm mit einem Antiadhäsionsfilm (3) beschichtet ist.

17. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand mit einem Antiadhäsionsfilm (3) überdeckt ist.

18. Trommel gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antiadhäsionsfilm aus einer Schicht Fluorharz oder Silikonharz besteht.

19. Trommel gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antiadhäsionsfilm am wärmeerzeugenden Widerstand Nute von 500 um oder weniger Breite füllt und die Dicke dieses Films 50 um oder weniger beträgt.

20. Trommel gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich dieser Antiadhäsionsfilm aus einer unteren Lage, bestehend aus einer Isolierschicht, und einer oberen Lage, bestehend aus einer Teflon®-Schicht zusammensetzt.

21. Trommel gemäß einem beliebigen der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Endteil dieses Widerstands ein Schleifring (11) vorgesehen ist, wobei der Antiadhäsionsfilm den restlichen Teil des Widerstands überdeckt.

22. Trommel gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifring ein Endteil (11b, 11c) aufweist, das dicker ist als diese Antiadhäsionsschicht.

23. Trommel gemäß Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifring in seiner äußeren Umfangsfläche eine mittige Aussparung (11a) aufweist.